DE102017202000A1 - Method and device for embedding at least one electronic component in a carrier - Google Patents

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Martin Schubert
Krzysztof Nieweglowski
Karl-Heinz Bock
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Frank Ellinger
Niels Neumann
Bernhard Klein
Patrick Sascha Seiler
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbetten mindestens eines elektronischen Bauelements (1) in einen Träger (2). Hierbei wird das mindestens eine Bauelement (1) in oder an einer Aufnahmeeinheit (3) fixiert und der Träger (2) wird durch schichtweises Aufbringen eines Trägerwerkstoffs in oder auf die Aufnahmeeinheit (3) hergestellt, wobei das mindestens eine Bauelement (1) in den Trägerwerkstoff durch das schichtweise Aufbringen eingebettet wird.The present invention relates to a method and a device for embedding at least one electronic component (1) in a carrier (2). Here, the at least one component (1) is fixed in or on a receiving unit (3) and the carrier (2) is produced by layering a carrier material in or on the receiving unit (3), wherein the at least one component (1) in the Carrier material is embedded by the layered application.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbetten mindestens eines elektronischen Bauelements in einen Träger.The present invention relates to a method and a device for embedding at least one electronic component in a carrier.

Ein Einbetten von aktiven und passiven elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen in ein Substrat erfolgt gegenwärtig mit Hilfe von zuvor gefertigten Kavitäten im Substrat und einer anschließenden Montage der Bauelemente. Typischerweise erfolgt danach ein Verfüllprozess der Luftspalte zwischen dem Bauelement und Kavitätsrändern. Abschließend wird eine Umverdrahtungsschicht hergestellt für eine Ankontaktierung. Nachteilig an diesem Verfahren sind jedoch die Vielzahl der Montageschritte sowie eine mögliche Verkippung und Montagetoleranzen bezogen auf Kavitätsöffnungen. Zudem treten Höhentoleranzen zwischen Bauelement- und Substratroberfläche auf.An embedding of active and passive electrical or electronic components in a substrate currently takes place with the aid of prefabricated cavities in the substrate and a subsequent assembly of the components. Typically, then, a backfilling process of the air gaps between the device and cavity edges occurs. Finally, a redistribution layer is produced for a contacting. However, a disadvantage of this method is the multiplicity of assembly steps as well as a possible tilting and assembly tolerances relative to cavity openings. In addition, height tolerances occur between the component surface and the substrate surface.

Bei sogenannten „Packages“ ist eine weit verbreitete Methode zum Einbetten das sogenannte „Fan-Out Wafer Level Package“ (FA-WLP), bei dem in einem Spritzgussverfahren eine Form zum Einbetten der Bauelemente verwendet wird. Auch hier wird zum Schluss die Umverdrahtungsschicht für die Ankontaktierung hergestellt. Mit diesem Verfahren können allerdings keine frei formbaren Substrate hergestellt werden bzw. eine gezielte Herstellung von Freiräumen ist nicht möglich. Zudem ist ein Spitzgussprozess ungünstig für eine Prototypenherstellung, da eine Masterform mit strikten Designregeln benötigt wird.In so-called "packages", a widespread method for embedding is the so-called "fan-out wafer level package" (FA-WLP), in which an injection molding method is used to embed the components. Here, too, the redistribution layer for the Ankontaktierung is produced. With this method, however, no freely formable substrates can be produced or a targeted production of open spaces is not possible. In addition, an injection-molded process is unfavorable for prototype production because a master mold with strict design rules is needed.

Bei Leiterplatten gibt es schließlich noch die Möglichkeit einer Montage der Bauelemente auf einem dünnen Zwischenverdrahtungsträger, der anschließend zu einer sogenannten „High Density Interconnect“-Leiterplatte verpresst wird. Auch bei diesem Verfahren ist keine frei formbare Substratherstellung möglich.Finally, with printed circuit boards, there is still the possibility of mounting the components on a thin intermediate wiring carrier, which is subsequently pressed into a so-called "high density interconnect" printed circuit board. Also in this method, no freely formable substrate production is possible.

Bei einer Lamination von Bauelementen in dünne Folien kommt es mitunter zu unerwünschten Lufteinschlüssen um die eingebetteten Bauelemente durch den Laminationsprozess. Außerdem sind meist zusätzliche Prozessschritte für Durchkontaktierungsöffnungen nötig.Lamination of components to thin films may result in unwanted air bubbles around the embedded components through the lamination process. In addition, additional process steps for via openings are usually necessary.

Hochfrequenzleitungen (HF-Leitungen) auf Substratebene werden zurzeit mittels standardisierten Wellenleitern mit sequentiellen Aufbautechnologien oder zweidimensionalen Druckverfahren realisiert. Die Hochfrequenzeigenschaften sind dabei allerdings durch die Dielektrizitätskonstante des Substrats begrenzt.Radio frequency (RF) lines at the substrate level are currently realized using standard waveguides with sequential build-up technologies or two-dimensional printing techniques. However, the high-frequency properties are limited by the dielectric constant of the substrate.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mittels der die genannten Nachteile vermieden werden können, also mindestens ein elektronisches Bauelement in effizienter Weise in beliebig geformte Träger einbringbar ist.The present invention is therefore based on the object of proposing a method and a device by means of which the mentioned disadvantages can be avoided, that is, at least one electronic component can be introduced efficiently into any shaped carrier.

Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This problem is solved by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 10. Advantageous embodiments and further developments are described in the dependent claims.

Bei einem Verfahren zum Einbetten mindestens eines elektronischen Bauelements in einen Träger wird das mindestens eine Bauelement in oder an einer Aufnahmeeinheit fixiert und der Träger durch schichtweises Aufbringen eines Trägerwerkstoffs in oder auf die Aufnahmeeinheit hergestellt. Dabei wird das mindestens eine Bauelement in den Trägerwerkstoff durch das schichtweise Aufbringen eingebettet.In a method for embedding at least one electronic component in a carrier, the at least one component is fixed in or on a receiving unit and the carrier is produced by layer-wise application of a carrier material into or onto the receiving unit. In this case, the at least one component is embedded in the carrier material by the layered application.

Durch das direkte Einbetten des elektronischen Bauteils in den herzustellenden Träger, der auch als Substrat bezeichnet wird, ergibt sich eine frei formbare Gestaltung des Trägers, in den auch beliebige weitere Elemente eingebracht werden können. Insbesondere kann das elektronische Bauteil auch komplett ummantelt werden und somit vor äußeren Einflüssen geschützt sein. Typischerweise sind die Bauelemente planar selbstjustierend sowie selbstnivellierend gegenüber einer Trägeroberfläche bzw. Substratoberfläche. Insbesondere ist ein Höhenunterschied zwischen einer Trägeroberfläche und einer Bauelementoberfläche selbstjustierend. Die Gestaltung des Trägers kann hier in weitem Maße frei gewählt werden, so sind auch gedruckte Füllwerkstoffe möglich.The direct embedding of the electronic component in the carrier to be produced, which is also referred to as a substrate, results in a freely deformable design of the carrier, in which also any further elements can be introduced. In particular, the electronic component can also be completely encased and thus protected against external influences. Typically, the components are planar self-aligning and self-leveling with respect to a carrier surface or substrate surface. In particular, a height difference between a carrier surface and a component surface is self-adjusting. The design of the carrier can be chosen freely here to a large extent, as well as printed filling materials are possible.

Das mindestens eine Bauelement wird vorzugsweise durch eine Vakuumeinheit in oder an der Aufnahmeeinheit fixiert. Dies erlaubt eine effiziente Befestigung, durch die das Bauelement mit der Aufnahmeeinheit mitbewegt werden kann.The at least one component is preferably fixed by a vacuum unit in or on the receiving unit. This allows efficient attachment, by which the component can be moved with the receiving unit.

Typischerweise weist die Aufnahmeeinheit eine gelochte Abdeckung und bzw. oder eine poröse Abdeckung zum Fixieren des mindestens einen Bauelements auf. Unter einer porösen Abdeckung soll hierbei insbesondere eine durchlässige Abdeckung mit Poren verstanden werden. Die genannten Abdeckungen ermöglichen eine ausreichende mechanische Stabilität bei gleichzeitigem Ansaugen durch das angelegte Vakuum.Typically, the receiving unit has a perforated cover and / or a porous cover for fixing the at least one component. In this case, a porous cover is to be understood as meaning in particular a permeable cover with pores. The said covers allow sufficient mechanical stability with simultaneous suction by the applied vacuum.

Das Bauelement kann auch durch eine Klebeverbindung in oder an der Aufnahmeeinheit fixiert werden. Hierdurch kann ohne zusätzliche, von außen zugeführte Energie das Bauelement gehalten werden. Vorzugsweise wird zum Herstellen der Klebeverbindung eine doppelseitig haftende Folie verwendet. The component can also be fixed by an adhesive connection in or on the receiving unit. As a result, the component can be held without additional externally supplied energy. Preferably, a double-sided adhesive film is used to produce the adhesive bond.

Das elektronische Bauelement kann sowohl als aktives als auch als passives Bauelement ausgebildet sein. The electronic component can be designed both as an active and as a passive component.

Als Trägerwerkstoff wird typischerweise ein Polymer, insbesondere ein anorganisch gefülltes Polymer verwendet.The carrier material used is typically a polymer, in particular an inorganic-filled polymer.

Die Aufnahmeeinheit kann als eine Druckform oder Gussform vorliegen, also insbesondere als kastenförmiger, deckelloser Behälter, um einfach und schnell das Bauelement darin fixieren zu können.The receiving unit may be present as a printing forme or casting mold, that is to say in particular as a box-shaped, lidless container, in order to be able to fix the component therein quickly and easily.

Es kann vorgesehen sein, dass der Träger mit dem eingebetteten Bauelement nach dem schichtweisen Aufbringen des Trägerwerkstoffs aus der Aufnahmeeinheit entnommen wird. Ebenso ist es jedoch auch möglich, die Aufnahmeeinheit mit dem Träger samt Bauelement einer Weiterverarbeitung zuzuführen.It can be provided that the carrier with the embedded component is removed after the layered application of the carrier material from the receiving unit. However, it is also possible to supply the receiving unit with the carrier including the component of a further processing.

Das schichtweise Aufbringen des Trägerwerkstoffs wird vorzugsweise durch ein dreidimensionales Druckverfahren mittels eines verfahrbaren Druckkopfs Extruders, insbesondere mittels eines Druckkopfs eines Filamentdruckers, oder durch ein dreidimensionales Druckverfahren mittels eines stereolithografischen Polymerdruckers oder eines Digital Light Processing-Druckers durchgeführt. Diese Verfahren erlauben eine möglichst flexible Designgestaltung und ein zeiteffizientes Aufbringen des Trägerwerkstoffs.The layered application of the carrier material is preferably carried out by a three-dimensional printing process by means of a movable printhead extruder, in particular by means of a printhead of a filament printer, or by a three-dimensional printing process by means of a stereolithographic polymer printer or a digital light processing printer. These methods allow the most flexible design possible and a time-efficient application of the carrier material.

Typischerweise wird beim Aufbringen des Trägerwerkstoffs mindestens eine Durchkontaktierung oder ein Hohlraum als Dielektrikum in dem Träger ausgebildet. Durchkontaktierungen, auch Vias genannt, ermöglichen ein Aufbringen und elektrisches Verbinden von Leiterbahnen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Trägers. Als Dielektrika wirkende Hohlräume erlauben die Anpassung der elektrischen Eigenschaften des Substrats.Typically, at least one via or cavity is formed as a dielectric in the carrier during application of the carrier material. Vias, also called vias, allow applying and electrically connecting traces on opposite sides of the carrier. As a dielectric cavities allow the adaptation of the electrical properties of the substrate.

Es kann vorgesehen sein, dass beim Aufbringen des Trägerwerkstoffs mindestens eine Aussparung für eine Leiterbahn oder eine Kontaktierung in dem Träger ausgebildet wird. Hierdurch können beispielsweise Hochfrequenzleitungen mit auf die jeweilige Anwendung angepassten Eigenschaften ausgebildet werden.It can be provided that, when the carrier material is applied, at least one cutout for a printed conductor or a contacting is formed in the carrier. In this way, for example, high-frequency lines can be formed with adapted to the particular application properties.

Die Aussparung zum Herstellen der Leiterbahn oder der Kontaktierung kann durch ein additives Verfahren oder eine physikalische und bzw. oder chemische Abscheidung, insbesondere eine galvanische Abscheidung mit einem elektrisch leitfähigen Werkstoff gefüllt werden, um elektrische Leiterbahnen herzustellen. Vorzugsweise ist das additive Verfahren ausgewählt aus einem Aerosoljetdruckverfahren, einem Inkjetdruckverfahren, einem Schablonendruckverfahren, einem Siebdruckverfahren und bzw. oder einem Dispenstechnikverfahren.The recess for producing the conductor track or the contacting can be filled by an additive method or a physical and / or chemical deposition, in particular a galvanic deposition with an electrically conductive material to produce electrical conductor tracks. The additive process is preferably selected from an aerosol jet printing process, an inkjet printing process, a stencil printing process, a screen printing process and / or a dispensing technology process.

Eine Vorrichtung, die zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist, weist eine Aufnahmeeinheit zum Halten mindestens eines Bauelements, eine Aufbringeinheit zum Aufbringen eines Trägerwerkstoffs auf oder in die Aufnahmeeinheit und eine Steuereinheit zum Steuern der Aufnahmeeinheit und der Aufbringeinheit auf.An apparatus, which is designed to carry out the described method, has a receiving unit for holding at least one component, an application unit for applying a carrier material to or into the receiving unit and a control unit for controlling the receiving unit and the application unit.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der 1 bis 7 erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are described below with reference to the 1 to 7 explained.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische seitliche Ansicht einer Aufnahmeeinheit mit einer gelochten Abdeckung;
  • 2 eine 1 entsprechende Ansicht einer Aufnahmeeinheit mit einer porösen Abdeckung;
  • 3 eine 1 entsprechende Ansicht einer Aufnahmeeinheit mit einer Abdeckung mit einer doppelseitig haftenden Schicht;
  • 4 eine schematische seitliche Ansicht eines Filamentdruckers;
  • 5 eine 4 entsprechende seitliche Ansicht eines Photopolymerdruckers;
  • 6 eine 1 entsprechende Ansicht eines Trägers mit eingebettetem Bauelement und
  • 7 eine perspektivische Ansicht eines Trägers mit eingebrachtem Bauelement.
Show it:
  • 1 a schematic side view of a receiving unit with a perforated cover;
  • 2 a 1 corresponding view of a receiving unit with a porous cover;
  • 3 a 1 corresponding view of a receiving unit with a cover with a double-sided adhesive layer;
  • 4 a schematic side view of a filament printer;
  • 5 a 4 corresponding side view of a photopolymer printer;
  • 6 a 1 corresponding view of a carrier with embedded component and
  • 7 a perspective view of a carrier with incorporated component.

In 1 ist in einer schematischen seitlichen Ansicht eine kastenförmige Aufnahmeeinheit 3 mit einer Vakuumeinheit 8 gezeigt. Die Vakuumeinheit 8 weist einen Schlauch 4 zur Vakuumzufuhr, einen Vakuumanschluss 5 ins Innere eines Gehäuses 7 und ein Vakuumreservoir 6 im Gehäuseinneren auf. Dem Vakuumanschluss 5 gegenüberliegend ist das Gehäuse 7 durch eine gelochte, durchlässige Abdeckung 9 verschlossen, die ebenfalls Teil der Vakuumeinheit 8 ist. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Abdeckung 9 auch seitlich an dem Gehäuse 7 angeordnet sein. Die gelochte Abdeckung 9 weist mehrere sie komplett durchdringende Löcher auf, die durch ein elektronisches Bauelement 1 überdeckt sind. Durch Anlegen des Vakuums wird das Bauelement 1 an der Aufnahmeeinheit 3 gehalten und fixiert.In 1 is a box-shaped receiving unit in a schematic side view 3 with a vacuum unit 8th shown. The vacuum unit 8th has a hose 4 for vacuum supply, a vacuum connection 5 inside a case 7 and a vacuum reservoir 6 inside the case. The vacuum connection 5 opposite is the case 7 through a perforated, permeable cover 9 closed, which also part of the vacuum unit 8th is. In further embodiments, the cover 9 also on the side of the housing 7 be arranged. The perforated cover 9 has several completely penetrating holes through an electronic component 1 are covered. By applying the vacuum, the device becomes 1 at the receiving unit 3 held and fixed.

In einer 1 entsprechenden Ansicht zeigt 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aufnahmeeinheit 3. Wiederkehrende Merkmale sind in dieser Figur wie auch in den folgenden Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen. Die Vakuumeinheit 8 umfasst nun wiederum den Schlauch 4, den Vakuumanschluss 5, das Gehäuse 7 und das Vakuumreservoir 6. Anstelle der gelochten Abdeckung 9 ist nun jedoch eine poröse, durchlässige Abdeckung 11 in der Vakuumeinheit 8 vorgesehen, die durch eine nichtdurchlässige strukturierte Schicht 12 das Vakuum nur in ihrem mittleren Bereich wirken lässt. Hierzu weist die Schicht 12 mittig einen Durchgang auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel durch das Bauelement 1 überdeckt wird. Nach Anlegen des Vakuums wird das Bauelement 1 daher wiederum an der Aufnahmeeinheit 3 gehalten. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Durchgang auch außermittig angeordnet sein.In a 1 corresponding view shows 2 a further embodiment of the receiving unit 3 , Recurring features are provided with identical reference numerals in this figure as well as in the following figures. The vacuum unit 8th again includes the hose 4 , the vacuum connection 5 , the case 7 and the vacuum reservoir 6. Instead of the perforated cover 9 is now however a porous, permeable cover 11 in the vacuum unit 8th provided by a non-permeable structured layer 12 the vacuum only works in its middle area. For this purpose, the layer 12 centered on a passage in the illustrated embodiment by the device 1 is covered. After applying the vacuum, the device becomes 1 therefore again on the receiving unit 3 held. In further embodiments, the passage may also be arranged off-center.

Schließlich kann die Aufnahmeeinheit 3 auch eine undurchlässige Abdeckung 13 mit einer doppelseitig haftenden Schicht oder Folie aufweisen, wie in 3 in einer 1 entsprechenden Ansicht dargestellt. Das Bauelement 1 ist in diesem Fall durch eine Klebeverbindung fixiert. Insbesondere kann die Aufnahmeeinheit 3 eine Konstruktionseinheit eines 3D-Druckers sein.Finally, the recording unit 3 also have an impermeable cover 13 with a double-sided adhesive layer or film, as in 3 in a 1 corresponding view shown. The component 1 is fixed in this case by an adhesive bond. In particular, the receiving unit 3 be a construction unit of a 3D printer.

In 4 ist in einer schematischen seitlichen Ansicht ein Filamentdrucker dargestellt, bei dem ein Trägerwerkstoff mittels eines Extruders 14 als Druckkopf in oder auf die Konstruktionseinheit bzw. Aufnahmeeinheit 3 aufgebracht wird, um das daran fixierte Bauelement 1 in den Träger einzubetten. Bei diesem auch als „Fused Deposition Modeling“ bezeichneten Verfahren wird über eine Steuereinheit 28 die komplette Vorrichtung angesteuert. In einem Filamentreservoir 15 befindet sich ein formbares Filament 17, typischerweise Polymerkabel in aufgerollter Form, als Trägerwerkstoff. Aus dem Filamentreservoir 15 gelangt das Filament 17 über einen Schlauch 16 zu dem Extruder 14, der in mindestens zwei Raumrichtungen translatorisch bewegbar ist, typischerweise parallel zu einer Oberfläche der Aufnahmeeinheit 3. Ein Verfahrweg 18 ist somit in einer x-y-Ebene. Der Extruder 14 erhitzt das Filament 17 und bringt das Filament 17 auf die Aufnahmeeinheit 3 auf, wobei schichtweise die gewünschte dreidimensionale Form geschrieben wird. Durch Einstellen eines Höhenunterschieds zwischen der Aufnahmeeinheit 3 und dem Extruder 14 (durch Verfahren einer der beiden Einheiten relativ zur anderen) wird ein Abstand um eine aufgebrachte Filamentschichtdicke nach jeder vollendeten Schicht vergrößert. Vorzugsweise ist ein Verfahrweg 19 der Aufnahmeeinheit 3 entlang einer z-Achse.In 4 is shown in a schematic side view of a filament printer, in which a carrier material by means of an extruder 14 as a print head in or on the construction unit or recording unit 3 is applied to the fixed thereto component 1 to embed in the carrier. In this process, also referred to as "fused deposition modeling", a control unit is used 28 the entire device is controlled. In a filament reservoir 15 there is a malleable filament 17 , typically polymer cable in rolled form, as a carrier material. From the filament reservoir 15 the filament arrives 17 over a hose 16 to the extruder 14 which is translationally movable in at least two spatial directions, typically parallel to a surface of the receiving unit 3 , A travel path 18 is thus in an xy plane. The extruder 14 heats the filament 17 and bring the filament 17 on the recording unit 3 in which the desired three-dimensional shape is written in layers. By adjusting a height difference between the recording unit 3 and the extruder 14 (By moving one of the two units relative to the other) a distance is increased by an applied filament layer thickness after each completed layer. Preferably, a travel path 19 the receiving unit 3 along a z-axis.

5 zeigt in einer 4 entsprechenden Ansicht einen Photopolymerdrucker 24 mit einem Photopolymertrank 21, einem Spiegel 22 und einer Laserstrahlquelle 23 zum Durchführen einer Stereolithographie. In dem Photopolymertrank 21 befindet sich flüssiges Photopolymer 20. Oberhalb des Photopolymertanks 21 ist die Aufnahmeeinheit 3 angeordnet, deren Verfahrweg 19 wiederum entlang der z-Achse ist. Durch Verfahren der Aufnahmeeinheit 3 durch die in dieser Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte Steuereinheit 28 (beispielsweise einen Computer), wird ein Abstand zu einem Boden des Photopolymertanks 21 auf eine zu druckende Schichthöhe verkleinert. 5 shows in one 4 corresponding view of a photopolymer printer 24 with a photopolymer potion 21 a mirror 22 and a laser beam source 23 for performing a stereolithography. In the photopolymer potion 21 is liquid photopolymer 20 , Above the photopolymer tank 21 is the recording unit 3 arranged, whose travel path 19 again along the z-axis. By moving the recording unit 3 by the control unit not shown in this figure for reasons of clarity 28 (For example, a computer), a distance to a bottom of the photopolymer tank 21 reduced to a layer height to be printed.

Die Laserstrahlquelle 23 emittiert einen Laserstrahl, der durch den beweglichen Spiegel 22 oder weitere optische Vorrichtungen in den für die Laserstrahlung transparenten Photopolymertank 21 geführt wird. Der Laserstrahl vernetzt das Photopolymer 20 und durch die Strahllenkung kann eine gewünschte Struktur des Trägers herausgebildet werden. Ein Abstand zwischen der Aufnahmeeinheit 3 und dem Photopolymertank 21 wird nach jeder vollendeten Schicht vergrößert.The laser beam source 23 emits a laser beam through the moving mirror 22 or other optical devices in the photopolymer tank transparent to the laser radiation 21 to be led. The laser beam crosslinks the photopolymer 20 and by the beam steering, a desired structure of the carrier can be formed. A distance between the receiving unit 3 and the photopolymer tank 21 is magnified after each completed shift.

Neben der beschriebenen Laserstrahlquelle 23 kann anstelle eines Stereolithografieverfahrens auch ein Verfahren mit einem Digital Light Processing Drucker durchgeführt werden. Hierbei kommen typischerweise im ultravioletten Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums emittierende Leuchtdioden zum Einsatz.In addition to the described laser beam source 23 For example, instead of a stereolithography method, a method with a digital light processing printer can also be carried out. Here are typically used in the ultraviolet wavelength range of the electromagnetic spectrum emitting LEDs used.

Die beschriebene Herstellung des Trägers mit eingebettetem Bauelement 1 erlaubt somit eine Package- bzw. Leiterplattenherstellung durch dreidimensionalen Druck. Das Bauelement 1 kann sowohl ein aktives als auch ein passives Bauelement sein und in freiformbaren Formen mit selbstjustierendern Bauelementeinbettung ausgestaltet sein. Außerdem kann eine direkte Umverdrahtung des eingebetteten Bauelements 1 ohne weitere Zwischenschritte erfolgen. Zusätzlich können Durchkontaktierungslöcher direkt während der Trägerherstellung erzeugt werden. Schließlich erlaubt es das Verfahren auch, Wellenleiterstrukturen, beispielsweise Hohlzylinderleitungen, für eine Hochfrequenzdatenübertragung, direkt in dem Träger vorzusehen.The described production of the carrier with embedded component 1 thus allows a package or printed circuit board production by three-dimensional printing. The component 1 can be both an active and a passive component and be designed in freeformable shapes with self-aligning component embedding. In addition, a direct rewiring of the embedded device 1 take place without further intermediate steps. In addition, via holes can be generated directly during carrier fabrication. Finally, the method also allows waveguide structures, such as hollow cylinder lines, to be provided for high frequency data transmission directly in the carrier.

In 6 ist in einer seitlichen Ansicht ein fertiggestellter und aus der Aufnahmeeinheit 3 entnommener bzw. von der Aufnahmeeinheit 3 entfernter Träger 2 mit eingebetteten Bauelement 1, einer Durchkontaktierung 27 und einer auf einer Trägeroberfläche aufgebrachten Leiterbahn 29 dargestellt.In 6 is in a side view a finished and out of the receiving unit 3 removed or from the receiving unit 3 remote carrier 2 with embedded component 1 , a via 27 and a conductor track applied on a carrier surface 29 shown.

7 zeigt in einer perspektivischen Ansicht den Träger 2 als gedrucktes Substrat mit eingebettetem Bauelement 1 sowie zwei Rechteckhohlleitern 25, anderen Ende zum Kontaktieren des Bauelements 1 (im dargestellten Ausführungsbeispiel ein IC, integrated circuit) zwei Signalleiter 26. Die Rechteckhohlleiter 25 wurden direkt beim Drucken als Hohlräume erzeugt und können metallisiert oder durch additive Signalleiterherstellung werden. Die Metallisierung erfolgt mittels physikalischer, chemischer und bzw. oder galvanischer Abscheidung. Für die additive Signalleiterherstellung kann beispielsweise ein Aerosoljetdruck, ein Inkjetdruck, ein Schablonendruck, ein Siebdruck oder eine Dispenstechnik verwendet werden. Schließlich wird eine leitende Folie 10 zum Schließen der Rechteckhohlleiter aufgebracht. 7 shows in a perspective view of the carrier 2 as a printed substrate with an embedded component 1 as well as two rectangular waveguides 25 , other end for contacting the device 1 (In the illustrated embodiment, an integrated circuit IC) two signal conductors 26 , The rectangular waveguides 25 were generated directly as voids during printing and can be metallized or by additive signal conductor fabrication. The metallization takes place by means of physical, chemical and / or galvanic deposition. For example, an aerosol jet printing, an inkjet printing, a stencil printing, a screen printing or a dispensing technique can be used for the additive signal conductor production. Finally, a conductive foil 10 applied to close the rectangular waveguide.

Lediglich in den Ausführungsbeispielen offenbarte Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert und einzeln beansprucht werden.Only features disclosed in the embodiments of the various embodiments can be combined and claimed individually.

Claims (10)

Verfahren zum Einbetten mindestens eines elektronischen Bauelements (1) in einen Träger (2), bei dem das mindestens eine Bauelement (1) in oder an einer Aufnahmeeinheit (3) fixiert wird und der Träger (2) durch schichtweises Aufbringen eines Trägerwerkstoffs in oder auf die Aufnahmeeinheit (3) hergestellt wird, wobei das mindestens eine Bauelement (1) in den Trägerwerkstoff durch das schichtweise Aufbringen eingebettet wird.Method for embedding at least one electronic component (1) in a carrier (2), in which the at least one component (1) is fixed in or on a receiving unit (3) and the carrier (2) is produced by layering a carrier material in or on the receiving unit (3), wherein the at least one component (1) is embedded in the carrier material by the layered application. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Bauelement (1) durch eine Vakuumeinheit (8) in oder an der Aufnahmeeinheit (3) fixiert wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the at least one component (1) by a vacuum unit (8) in or on the receiving unit (3) is fixed. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumeinheit (8) eine gelochte Abdeckung (9) und/oder eine poröse Abdeckung (11) zum Fixieren des mindestens einen Bauelements (1) aufweist.Method according to Claim 2 , characterized in that the vacuum unit (8) has a perforated cover (9) and / or a porous cover (11) for fixing the at least one component (1). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Bauelement (1) durch eine Klebeverbindung (13), vorzugsweise durch eine doppelseitig haftende Folie, in oder an der Aufnahmeeinheit (3) fixiert wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the at least one component (1) is fixed by an adhesive connection (13), preferably by a double-sided adhesive film, in or on the receiving unit (3). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) mit dem eingebetteten Bauelement (1) nach dem schichtweisen Aufbringen des Trägerwerkstoffs aus der Aufnahmeeinheit (3) entnommen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier (2) with the embedded component (1) after the layered application of the carrier material from the receiving unit (3) is removed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schichtweise Aufbringen des Trägerwerkstoffs durch ein dreidimensionales Druckverfahren mittels eines verfahrbaren Druckkopfs (14) durchgeführt wird oder das schichtweise Aufbringen des Trägerwerkstoffs durch ein dreidimensionales Druckverfahren mittels eines stereolithografischen Polymerdruckers (24) oder eines Digital Light Processing-Druckers durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the layered application of the carrier material by a three-dimensional printing method by means of a movable print head (14) is performed or the layered application of the carrier material by a three-dimensional printing process by means of a stereolithographic polymer printer (24) or a digital light Processing printer is performed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufbringen des Trägerwerkstoffs mindestens eine Durchkontaktierung (27) oder ein Hohlraum als Dielektrikum in dem Träger ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the application of the carrier material at least one via (27) or a cavity is formed as a dielectric in the carrier. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufbringen des Trägerwerkstoffs mindestens eine Aussparung (25) für eine Leiterbahn oder eine Kontaktierung in dem Träger ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the application of the carrier material at least one recess (25) for a conductor track or a contacting in the carrier is formed. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (25) zum Herstellen der Leiterbahn oder der Kontaktierung durch ein additives Verfahren, insbesondere ein Aerosoljetdruckverfahren, ein Inkjetdruckverfahren, ein Schablonendruckverfahren, ein Siebdruckverfahren und/oder ein Dispenstechnikverfahren, oder eine chemische und/oder physikalische, insbesondere eine galvanische Abscheidung mit einem elektrischen leitfähigen Werkstoff gefüllt wird.Method according to Claim 8 , characterized in that the recess (25) for producing the conductor track or the contacting by an additive method, in particular an aerosol jet printing method, an inkjet printing method, a stencil printing method, a screen printing method and / or a Dispenstechnikverfahren, or a chemical and / or physical, especially one galvanic deposition is filled with an electrically conductive material. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprühe 1 bis 9 mit einer Aufnahmeeinheit (3) zum Halten mindestens eines elektronischen Bauelements (1), einer Aufbringeinheit (14, 24) zum Aufbringen eines Trägerwerkstoffs auf oder in die Aufnahmeeinheit (3) und einer Steuereinheit (28) zum Steuern der Aufnahmeeinheit (3) und der Aufbringeinheit (14, 24).Apparatus for carrying out the method according to one of the claims 1 to 9 with a receiving unit (3) for holding at least one electronic component (1), an application unit (14, 24) for applying a carrier material to or into the receiving unit (3) and a control unit (28) for controlling the receiving unit (3) and the application unit (14, 24).
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